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1、,电路,实验：测定金属的电阻率,第八章,一、螺旋测微器 1.构造 如图8-5-1所示是常用的螺旋测微器，它的测砧A和固定刻度G固定在框架F上，旋钮K、微调旋钮K和可动刻度H，测微螺杆P连在一起，通过精密螺纹套在G上.,图8-5-1,2.原理 精密螺纹的螺距是0.5mm，即K每旋转一周，P前进或后退0.5mm，可动刻度分成50等份，每一等份表示0.01mm，即可动刻度每转过一等份，P前进或后退0.01mm.因此，从可动刻度旋转了多少个等份就知道长度变化了多少个0.01mm.用它测量长度，可以精确到 mm，还可以估读到0.001mm(即毫米的千分位)，因此螺旋测微器又称为千分尺.,0.01,测量长
2、度=固定刻度示数+可动刻度示数精确度.(注意单位为mm) 如图8-5-2所示，不足半毫米而从可动刻度上读的示数为15.5格，最后的读数为：2.0mm+15.50.01mm=2.155mm.,图8-5-2,4.注意事项 (1)测量前须校对零点：先使小砧A与测微螺杆P并拢，观察可动刻度的零刻度线与固定刻度的轴向线是否重合，以及可动刻度的边缘与固定刻度的零刻度线是否重合，否则应加以修正.,(2)读数时，除注意观察毫米整数刻度线外，还要特别注意半毫米刻度线是否露出.螺旋测微器要估读，以毫米为单位时要保留到小数点后第三位. (3)测量时，当螺杆P快要接触被测物体时，要停止使用粗调旋钮K，改用微调旋钮K，
3、当听到“咔、咔”响声时，停止转动微调旋钮K，并拧紧固定旋钮.这样做既可保护仪器，又能保证测量结果的准确性.,二、测定金属的电阻率 1.实验目的 (1)练习使用螺旋测微器 (2)学会用伏安法测量电阻的阻值 (3)测定金属的电阻率,2.实验原理 根据电阻定律公式R=，只要测出金属导线的长度l和它的直径d，计算出导线的横截面积S，并用伏安法测出金属导线的电阻R，即可计算出金属导线的电阻率. 3.实验器材 米尺(最小分度值1mm)、螺旋测微器、直流电压表和直流电流表、滑动变阻器、电池、开关及连接导线、金属电阻丝.,4.实验步骤 (1)用螺旋测微器在被测金属导线上三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d
4、，计算出导线的横截面积S. (2)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测量金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l.,(3)依照图8-5-3所示的电路图用导线把器材连好，并把滑动变阻器的阻值调至最大.,图8-5-3,(4)电路经检查无误后，闭合开关S，改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入记录表格内，断开开关S，求出电阻R的平均值. (5)将测得的R、l、d的值代入电阻 率计算公式 中，计算出金属导线的电阻率.,5.注意事项 (1)本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必须采用电流表外接法. (2)实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、
5、开关、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路)，然后再把电压表并联在待测金属导线的两端. (3)金属导线的长度，应该是在连入电路之后再测量，测量的是接入电路部分的长度，并且要在拉直之后再测量.,(4)接通电源的时间不能过长，通过电阻丝的电流不能过大，否则金属丝将因发热而温度升高，这样会导致电阻率变大，造成较大误差. (5)要恰当选择电流表、电压表的量程，调节滑动变阻器的阻值时，应注意同时观察两表的读数，尽量使两表的指针偏转较大，以减小读数误差.,测定金属的电阻率的一般方法 在“测量金属丝的电阻率”的实验中： (1)用螺旋测微器测金属丝的直径如图8-5-4所示，则金属丝的直径为
6、mm.,图8-5-4,(2)已知电阻丝的电阻约为10，现备有下列器材供测量该电阻丝的电阻时选用，应选用的器材有(只填代号). A.量程是00.6A，内阻是0.5的电流表； B.量程是03A，内阻是0.1的电流表；,C.量程是03V，内阻是6k的电压表； D.量程是015V，内阻是30k的电压表； E.阻值为01k，额定电流为0.5A的滑动变阻器； F.阻值为020，额定电流为2A的滑动变阻器； G.蓄电池(6V)； H.开关一个，导线若干. (3)画出用伏安法测上述电阻丝电阻的电路图.,(1)该金属丝的直径为0.350mm. (2)先选电源：题中只给一直流电源，所以应先确定电源，选G. 选电流
7、表：电源选定后可估算总电流，不连入滑动变阻器，干路电流最大值Imax=0.6A，所以选A. 若选电流表B，会有以下不足：首先0.6A电流太小，指针偏转范围不足刻度盘的三分之一，读数时误差较大；其次电流表量程越大，精确度越低，故不选B.,选电压表：若选电压表C，量程3V，则干路总电流要被控制在0.3A以下，由上列所选电流表A，指针偏转可达到满刻度的一半. 若选电压表D，量程15V，电源 6V， ,此时电压表指针偏转范围虽满足指针在1323刻度盘范围，但用15V量程时，精确度太低，为实现电压表和电流表精确度的匹配，应选电压表C而不选电压表D.,选变阻器：由于已选量程是3V的电压表，决定滑动变阻器必
8、须采用分压电路连接方式.由于电阻丝阻值约为10，为在3V、0.3A以下范围内调节滑动变阻器，读取几组测量值，滑动变阻器应选020为宜，即F.显然，选取01000变阻器不行，一是阻值太大，变化不明显，易造成电压表、电流表超量程，烧毁表头；二是额定电流也太小.另外，组成电路必须有开关和导线，即H是必需的. 故所选用的器材有A，C，F，G，H.,(3)画电路图时，还要选择电流表是内接电路，还是外接电路. 由Rx=10，RA=0.5，RV=6000可知，为减小RA分压带来误差，应选电流表外接.电路图如下图.,本题提供的电压表、电流表、滑动变阻器均有两种规格，实验时用什么规格的仪表、器材，要求首先要做出
9、选择判断后再动手实验.,变式训练1：影响物质材料电阻率的因素很多，一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大，而一般半导体材料的电阻率则与之相反，随温度的升高而减小.某课题研究组需要研究某种导电材料的导电规律，他们用该种导电材料制作成电阻较小的线状元件Z做实验，测量元件Z中的电流随两端电压从零逐渐增大过程中的变化规律.,(1)他们应选用下图所示的哪个电路进行实验( ),(2)按照正确的电路图连接图8-5-5的实物图.,图8-5-5,(3)实验测得元件Z的电压与电流的关系如下图所示.根据表中数据，判断元件Z是金属材料还是半导体材料. Z是 .,(4)用螺旋测微器测得线状元件Z的直径如图8-5-6所示
10、，则Z的直径是mm.,图8-5-6,解析：(1)由题意，电流和电压从零开始递增，则滑动变阻器要接成分压式；元件的电阻较小，则伏安法测电阻时应采用电流表外接法应选A. (2)实物连线如下图,(3)由表格可知，随着电压的增大，元件的电阻减小，即电阻率随温度的升高而减小，所以该元件材料是半导体,图象法处理数据在该实验中的应用 用伏安法测量电阻阻值R，并求出电阻率.给定电压表(内阻约为50k)、电流表(内阻约为40)、滑动变阻器、电源、电键、待测电阻(约为250)及导线若干.,图8-5-7,(1)画出测量R的电路图. (2)在图8-5-7中的6个点表示实验中测得的6组电流I、电压U的值，试写出根据此图
11、求R值的步骤： . 求出的电阻值R= .(保留三位有效数字) (3)待测电阻是一均匀材料制成的圆柱体，用游标为50分度的游标卡尺测量其长度与直径，结果分别如图8-5-8(a)、(b)所示，由图可知其长度为，直径为 .,(4)由以上数据可求出= .(保留三位有效数字),图8-5-8,本题考查伏安法测电阻的原理、用U-I图象求电阻的方法，电阻率的计算及游标卡尺的读数. (1)滑动变阻器可采用限流式接法和 分压式接法，因为，所以电流表可用外接法，电路图有两种情况，如下图所示，根据“能限流不分压”原则，应选限流式接法.,(2)作UI图线，应舍去左起第2个点，其余5个点尽量靠近直线且均匀分布在直线两侧.
12、求该直线的斜率k，则R=k=229(221237均正确),(3)长度为0.800cm; 直径为0.194cm (4)根据得代入数据 =229m =8.4610-2m 本实验考查的覆盖面较大，在实验复习中要理解实验原理、实验步骤，掌握实验数据的处理方法，同时要提高对实验数据的计算能力.,变式训练2：在用伏安法测电阻的实验中，所用电压表的内阻约为20k，电流表的内阻约为10，选择能够尽量减小误差的电路图接线进行实验，读得的各组数据用实心圆点标于坐标上，如图859所示 (1)根据各点表示的数据描出I-U图线，由此求得该电阻的阻值Rx= _ (保留两位有效数字) (2)画出此实验的电路原理图,解析：本
13、题采用图像法解题，只要正确画出IU图线，然后从图线中求出Rx，作图线时使多数点在图线上，被测电阻Rx阻值看成是不变的，则图线应是通过原点的一条直线图线的斜率等于被测电阻阻值Rx. (1)舍去不合理的点直线如图甲所示Rx=2.4103 (2.3103或2.5103也算对) 如图甲所示，观察6个实验点，发现第4点偏差较大，舍去不用，将其余五点连成直线，得到过坐标原点的IU图像由图像适当选取I、U值，,甲,(2)由于待测电阻较大，RxRA，测量电路应设计为内接法 由于待测电阻较大，控制电路宜采用分压电路如图乙，但由于滑动变阻器阻值情况不明确，也可用限流接法,乙,基础训练,1.在做“测定金属线的电阻率
14、”实验时，下列操作中正确的是( ) A若待测金属导线是漆包线，应用小刀刮去表面的漆皮，再测金属丝的直径，而两端接头部分则要用沙布打磨干净，以保证电路接触良好 B用米尺反复测量3次导线的总长度，求出平均值l，然后将导线接入测量电路中 C估计待测金属导线的电阻大小，选择合适仪器和实验电路 D合上开关S，不断增大滑动变阻器接入电路的有效阻值，记录几组对应的电流和电压数值，计算出导线的电阻R,C,基础训练,基础训练,答案：A,提升训练,3.在“测定金属的电阻率”的实验中，需要用刻度尺测出被测金属丝的长度l，用螺旋测微器测出金属丝的直径d，用电流表和电压表测出金属丝的电阻Rx. (1)请写出测金属丝电阻
15、率的表达式：r=_(用上述测量的字母表示),提升训练,(2)若实验中测量金属丝的长度和直径时，刻度尺和螺旋测微器的示数分别如图8510所示，则金属丝长度的测量值为l=_cm，金属丝直径的测量值为d=_mm.,图8510,0.7960.799,36.4836.50,提升训练,(3)用电流表和电压表测金属丝的电阻时，由于电压表、电流表内阻的影响，不论使用电流表内接法还是电流表外接法，都会产生系统误差按如图8511所示的电路进行测量，可以消除由于电表内阻造成的系统误差,图8511,提升训练,利用该电路进行实验的主要操作过程是： 第一步：先将R2的滑动头调到最左端，单刀双掷开关S2向1闭合，闭合开关S
16、1，调节滑动变阻器R1和R2，使电压表和电流表的示数尽量大些(不超过量程)，读出此时电压表和电流表的示数U1、I1. 第二步：保持两滑动变阻器的滑动触头位置不变，将单刀双掷开关S2向2闭合，读出此时电压表和电流表的示数U2、I2. 请写出由以上记录数据计算被测电阻Rx的表达式Rx=_,提升训练,4.(2009江苏卷)有一根圆台状均匀质合金棒如图8512甲所示，某同学猜测其电阻的大小与该合金棒的电阻率r、长度L和两底面直径d、D有关他进行了如下实验： (1)用游标卡尺测量合金棒的两底面直径d、D和长度L.如图8512所示中的图乙，游标卡尺(游标尺上有20个等分刻度)的读数L=_cm.,9.940,提升训练,(2)测量该合金棒电阻的实物电路如图8512丙所示(相关器材的参数已在图中标出)该合金棒的电阻约为几个欧姆图中有一处连接不当的导线是_.(用标注在导线旁的数字表示),提升训练,(3)
